一种基于WiFi和传感网技术融合的室内停车场导航方法技术

本发明专利技术公开了一种基于WiFi和传感网技术融合的室内停车场导航方法，包含车位检测模块和融合定位模块。融合定位模块根据停车前后的地磁场强度的变化来判断车位是否停有车。这种车位检测方法相比于传统的检测方法，具有成本低、安装简单等优点。融合定位模块采用融合地磁传感网络与WiFi定位技术的融合性定位方法。地磁传感器网络能够实时获取车辆所处区域与所处车道，与WiFi定位技术融合进行定位能够大幅度提高定位的精度，提供车在停车场中的精确位置，结合车位检测技术提供的空车位信息可以帮助用户快捷停车。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导航
，特别是一种基于WiFi和传感网技术融合的室内停车 场导航方法。
技术介绍
改革开放以来，我国的经济一直处于高速发展的状态，人民生活质量日益提高，小 汽车开进了家家户户的大门，给人们的出行带来了极大的方便，但是同时也使汽车停泊和 停车场管理问题日趋严峻。 作为城市停车的主要场所，停车场是解决城市停车难问题的关键突破口。大量兴 起停车场的建设，给泊车需求者提供了足够的停车位数量，虽然可以有效缓解停车难问题， 但是由于在停车场的管理技术方面受到制约，不能充分有效利用这些停车资源，极大的增 加了停车场的扩建难度。 另一方面，从目前城市停车场管理技术方面深入研究分析中，发现存在以下两个 问题：①在车位检测方面，目前都是在每一个车位上布置一个检测模块，对停车场成本和建 设复杂度增加了难度；②目前城市的停车场中不能给用户提供他在停车场中的确切位置， 方便与用户寻找最佳车位，增加了一些不必要的资源消耗。 解决上述这两个方面的问题，在提高城市停车场的运行效率和车位利用率，缓解 汽车发展社会化进程中出现的道路拥挤、停车难和停车场建设管理成本高等问题起到了关 键的作用，推进了研发智能停车场泊车引导系统的步伐。 在车位检测方面，目前停车场主要使用的是以下几种技术： 1)感应线圈检测技术 目前感应线圈检测技术是国内外在停车场检测技术中应用最广泛的一种，该技术 是由掩埋在车位下的线圈与能够检测出该线圈电感变化的电子设备组成，原理是给线圈加 上一个电压产生相应的电流，通过电流再产生磁场，车辆进过时，车身的金属部件能够干扰 磁场，引起线圈的电感变化，最终由电子设备来进行检测，系统根据这个检测结果就可以实 现车位状态的更新。目前该技术也应用于车辆检测，能够对车型进行识别 。该技术虽然 可靠并且廉价，但是在施工时会破化路面从而影响交通。 2)超声波检测技术 该技术是在每一个车位的顶部安装一个超声波检测器，通过测量发射波来测量车 位的占空信息。检测器通过定向发射超声波，超声波的一部分发射能量遇到路面和车体表 面会反射到检测器的接收端，经过处理以后就可以得到车位的状态信息。当车辆开进了超 声波的发射范围时，超声波会从车辆的顶部反射到接收器，与地面发射到接收器的距离不 一致，这样就会产生一个检测到车辆入库的信号。 3)红外检测技术 红外检测技术分为主动红外检测技术和被动红外检测技术两种。主动红外检测技 术类似于超声波检测技术，采用红外光源向测量车位发射红外线，红外线遇到车辆时，一部 分能量会反射到接收器，以此，能够提供车位的状态信息。被动红外检测技术是通过探测器 探测外界环境红外辐射与汽车发动机的红外辐射的差异来判断车位的占空信息，这种检测 技术的检测效果不是很理想。 4)地磁传感检测技术 地磁传感技术是利用地磁场在铁磁体（汽车的钢铁部件）通过时的变化来检测车 位占空信息，地磁传感器可以准确的检测出地球磁场1/10000的强度和方向的变化。车位 停车前与停车后的地磁场强度是不同的，因此地磁传感器能够检测出车位的状态信息。这 种检测技术不受气候的影响，安装、维修方便，而且不需要封闭车道、破坏路面，只需要提供 一个支架安装在车位的顶部即可。 由于地磁传感器对地磁场强度的变化非常敏感，且不容易受环境的影响（如雨， 雪，风雾等），最近被广泛用于停车检测中。E. Sifuentes，0. Casas，R. Pallas-Areny等人提 出并实现了一种使用唤醒机制的无线传感网节点进行车位检测的方法，他们所使用的无线 传感网节点是由地磁传感器和光学遥感器组成，光学遥感器能够检测出由车辆或其他物体 的到来所引起的光照减少量，一旦有物体靠近，光学遥感器能够唤醒地磁传感器来进行车 位检测，采用这种方式更能减少节点电能的消耗。Xiangke Guan，Zusheng Zhang等人提出 了一种基于无线磁力传感器网络的相对极值车位检测算法，这是在极大极小算法的基础上 提出的，他们的检测系统经过半年的测试，检测成功的概率能够达到98. 8%。 目前，使用地磁传感器来进行车位检测都是需要在每个车位布置一个节点，这样 无疑没有充分考虑成本。 在目前的智能停车场诱导系统中，都没有提供用户定位的功能，没有将室内定位 的技术应用于智能停车场诱导系统中。目前基于接收信号强度的WiFi位置指纹室内定位 方法在室内定位中应用广泛，不少学者也对基于接收信号强度的WiFi位置指纹室内定位 算法做了不少研究。 在2000年，微软公司提出一个名叫RADAR的室内定位系统，该系统是最早的使用 WiFi信号作为定位依据的定位系统。该系统在WiFi信号覆盖范围内，在某一些参考位置 点采集各个WiFi节点的接收信号强度值，把参考节点坐标和各个接收信号强度值组成一 个指纹，最终把很多个指纹存放入到数据库中，形成指纹数据库。当指纹数据库构建完成之 后，在在线定位阶段，由待定位终端收集周围可见WiFi节点的接收信号强度值，形成一组 相关联的信号观察值。最后使用NN算法与指纹数据库中的数据进行匹配，选出最匹配的估 计位置，即为定位位置。 目前应用于基于接收信号强度的WiFi位置指纹室内定位的算法主要有NN和KNN 算法。它们的定位过程都是先在离线阶段进行采样参考节点的WiFi信号强度和建立指纹 数据库，然后在在线阶段时进行位置匹配。NN算法（最近邻算法）在匹配结果中选择欧式 距离最小的作为定位结果，而KNN算法（K近邻算法）是选择前K个欧式距离最小的K个匹 配结果，然后利用质心算法求这K个结果的质心作为最终定位结果。张晓亮，赵平等人提出 了一种优化的KNN算法，该算法能够在保证位置指纹室内定位的精度的前提下，有效的减 小定位过程中的计算量。卢恒惠，刘兴川，张超，林孝康等人对基于三角形与位置指纹识别 算法的WiFi定位进行了比较，研究结果表明相比基于三角形算法的WiFi定位，基于位置指 纹识别算法的WiFi定位不仅在可用性上有较大的优势，而且在定位精度上有较大的提高， 在他们的实验环境下，定位精度最大可以提高92. 08%。朱中一将基于WiFi的室内定位技 术在博物馆中进行了应用，使得观众可以自己控制参观节奏，对博物馆传统人工讲解方式 存在的不足进行了弥补，这样不仅解决博物馆在长期存有藏品的保护与展示之间的矛盾， 还带动了博物馆的其他业务的信息化管理，提高了工作效率。目前WiFi室内定位技术只能 够保证50 %~60 %的可能误差在2m内，在精度上还有待提高，存在误差较大的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于WiFi和传感 网技术融合的室内停车场导航方法，采用地磁传感器节点与WiFi位置指纹定位方法融合 的定位方案能够大幅度的提高定位精度。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案： 根据本专利技术提出的，结 合车位状态信息检测和用户定位进行室内停车导航，其中： 车位状态信息检测步骤如下： 步骤一、在停车场内设置η个地磁传感器节点，每两个相邻车位之间设置一地磁 传感器节点，第q个地磁传感器节点两侧的相邻车位分别为第q车位和第q+Ι车位；其中， q为整数且K q < n，设定车位指向地心的方向为I1方向，第q+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于WiFi和传感网技术融合的室内停车场导航方法，其特征在于，结合车位状态信息检测和用户定位进行室内停车导航，其中：车位状态信息检测步骤如下：步骤一、在停车场内设置n个地磁传感器节点，每两个相邻车位之间设置一地磁传感器节点，第q个地磁传感器节点两侧的相邻车位分别为第q车位和第q+1车位；其中，q为整数且1≤q≤n，设定车位指向地心的方向为l1方向，第q+1车位指向第q车位的方向为l2方向；步骤二、预先对n个地磁传感器节点所在的位置分别设置l1方向地磁场强度门限值aq、l2方向地磁场强度门限值bq；步骤三、初始化，每个地磁传感器节点分别检测l2方向地磁场强度l1方向地磁场强度步骤四、每个地磁传感器节点分别检测当前l1方向地磁场强度值ZMagq，计算当前与初始化时的l1方向地磁场强度的差值为步骤401：如果则进入步骤五；步骤402：如果则进入步骤六；步骤五、每个地磁传感器节点分别检测当前l2方向地磁场强度值YMagq，计算当前与初始化时的l2方向地磁场强度的差值为步骤501：如果则有车进入第q车位，第q车位已停车；返回步骤三；步骤502：如果则有车进入第q+1车位，第q+1车位已停车；返回步骤三；步骤六、采用每个地磁传感器节点分别检测当前l2方向地磁场强度值YMagq，计算当前与初始化时的l2方向地磁场强度的差值为步骤601：如果则有车离开第q车位，第q车位已无车；返回步骤三；步骤602：如果则有车离开第q+1车位，第q+1车位已无车；返回步骤三；用户定位步骤如下：步骤A、在停车场内设置n个地磁传感器节点，每两个相邻车位之间设置一地磁传感器节点；步骤B、在离线训练阶段中建立位置指纹数据库；具体如下：在停车场中，每隔预设距离的位置设为参考位置，遍历这些参考位置同时在每个参考位置上采集WiFi位置指纹特征，并将此存入位置指纹数据库中；按照地磁传感器节点所检测的区域对位置指纹数据库进行分区；步骤C、在线定位阶段中，首先采集用户所处位置的WiFi信息，然后对地磁传感器节点采集的数据进行分析检测出用户所处区域，将与用户所处区域相应区域的位置指纹数据库与所采集的WiFi信息做匹配，采用最近邻算法或K近邻算法计算出用户的初步位置；步骤D、采用投影原理，将初步位置校正到车所在车道的具体方位，将此投影作为最终定位位置反馈给用户。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，陶兴亮，陈建新，季薇，程媛，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32